Способ изготовления пористых стеклянных шариков

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДОРИСТЫХ СТЕКЛЯННЫХ ШАРИКОВ путем формования в гранулы смеси частиц и юбразователя в виде карбоната кальция в количестве 1,7-2,7% и последующей термосэбработки гранул, о т л и ч а ю щ ии с я тем, что-, с целью . образования шариков с объёмньм весом не более 0,5 г/см и водопроницаемостью менее 15% по объему,-определяемой испытаниями |погружёни1ём,гра ;нулы термообрабатывают при 800-в20 С, причем шарик и, диаметром менее 3 мм - в течение 2-3 мин, а ширики диаметром более 3 мм-в течение не более 7 мин.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН

Oc9 (u) МЯ) С 03 С 11 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И QTHPbtTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к. пАТЕНТУ (21) 2616797/29-33 (22) 18.05.78 (31) 21153/77 (32) 19.05 77(33) Великобритания (46) 30.03 ° 83. Бюл. Р 12 (72) Пьер Топен, Мишель Глинер (Франция и Жан Флореан (Италия) (71) ВФГ Глассгруп (Франция) (53) 666.1.036.6,(088.8) (56) l. Патент ФРГ 9 2500416,кл..С 03 С 11/00, опублик, 1976. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИИ ЦОРИСTbE СТЕКЛЯННЫХ ШАРИКОВ путем формо-. вания в гранулы смеси частиц и .газо» .образователя в виде карбоната кальция в количестве 1,7-2,7В и послещ ющей термообработки гранул, о т л и." ч а ю щ и. и с я тем, что, с целью образования шариков с объемник весом не более 0,5 г/см и водонроницае-. мостью менее 153 по объему,.определяемой испытаниями погруаенйем,гра=

:нулы термообрабатывают при 800-820 С, причем шарики. диаметром менее 3 мм— в течение 2-3 мин, а ширики диамет ром более 3 мм-а течение не более

7 мин.

1009275.

Изобретение относится к технологии изготовления пористых шариков, заключающейся в том, что смесь,состоящую из стеклянных частиц и порообразователя, формуют в гранулы, . которые подвергаЬт тепловой обработ ке, чтобы выделить газ из порообразователя и вызвать плцвление стек лянных частиц, после чего охлаждают до твердого состояния.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления пористых стеклянных шариков путем формоваиия р. в гранулы смеси частиц и гаэообразователя в виде карбоната кальция в количестве 1,72,7% и последующей термообработки гранул 1 .

Недостатками указанного способа являются высокий насыпной вес и высокая водопроницаемоств.

Цель изобретения — образование шариков с объемньм весом не более

0,5 г/см и водопроницаемостью менее

15% по объему, определяемой(испытаниями погружением.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовле ния пористых стеклянных шариков путем формования в гранулы смеси частиц и газообраэователя в виде карбоната кальция в количестве 1,7

"2,73 и последующей термообработки гранул, гранулы термообрабатывают при 800-820 С, причем шарики.диаметром менее 3 мм-в течение -2-3 мин, а шарики диаметром более 3 мм-в течение.не более 7.мин.

На чертеже представлена техноло(гическая схема получения пористых стеклянных шариков.

Смесь стеклянных частиц и порообразователя иэ бункера 1 подают на конвейер 2; который подает смесь на наклонную вращающуюся пластину

3, которую постоянно опрыскивают водой из пульверизатора 4. Получающуюся пастообраэную массу. выгружают с пластины в форме гранул, эти гранулы сбрасывают на сетчатую опорную ленту туннельной печи 5. Во время их транспортировки через печь гранулы нагревают горячими газами, идущи- ми иэ генератора 6 через питанкцие. трубопроводы 7 и горячими газами, извлеченными из предыдущих стадий процесса через питакицие трубопроводы 8. В печи 5!гранулы сушат и осуществляют стадию спекания — термо- . обработки. Температура печи 5 нахо дится между 600 и 650 С, чтобы вызвать спекание стеклянных частиц в поверхностных слоях гранул.

Гранулы, поступающие из печи 5, подают на вибрирукщий конвейер, на который распределяют полевой шпат йэ бункера 9. Полевой шпат служит для предотвращения приклеивания гранул к стенкам печи для порообразования, в которой проводят вторую стадию тепловой обработки. Вибрирующий конвейер 10 подает гранулы во вращающуюся печь 11 обычного типа, которую нагревают горячими газами из генератора 12. Температура печи 11 составляет около 800 С.

10 Следовательно,порообразователь акти> вируется, а вязкость стекла в стек,:лянных частицах в отдельных глобулах снижается настолько, чтобы вызвать слияние стекла в монолитную

15 массу. В результате глобулы превращаются в пористые стеклянные шарики.

Пористые шарики,. выходящие из вращающейся печи 11, проходят через печь 13 для отжига, имекщую охлаж20 дающую систему 14.

Пример 1 . Дробленое, известковонатриевое стекло со средним раз мером зерна в б мкм и удельной поверхностью 3500 см /r смешивают в

25 количестве 2,1% от веса стекла и водой в количестве приблизительно

10% оТ веса стекла и известняка..

Смесь тщательно перемешивают, гранулы смеси формуют при подаче ее

30 на вращающийся гранулирующий диск.

Гранулы, покидающие диск, осторожно распределяют в виде одного слоя на ,металлической сетчатой ленте, по которой гранулы размера 5-10 мм транспортируют через туннель печи при температуре 600-650 С, соответствующей вязкости стекла примерно между 10 о1 и 10 П. Гранулы остаются в печи 13 мин ° В первые 10 мин глобулы высыхают и к этому времени

40 приобретают температуру печи. Глобулы оставляют при этой температуре примерно 2 или 3 мин. Этого достаточно, чтобы стеклянные частицы в поверхностных слоях отдельных,глобул начали.

45 спекаться. Качество этого поверхностного спекания является важным.

Оно может оказать большое влияние на свойства готового продукта °

Эти поверхностно" спеченные глобу-.

50 лы подают во вращающуюся барабанную печь при температуре 800 С (соответствующей вязкости стекла примерно

10 П). Гранулы остаются в печи на 3-4 мин. Во время этого периода

55 времени постоянное вращение барабана поддерживает гранулы во,взаимном контакте качения. Стеклянные частицы размягчаются, а известняк разлагается с выделением СО, вызы60 вая порообразование. Это выделение газа начинается главньм образом, когда вязкость стекла ниже 10 И П,. и продолжается до тех пор, пока вязкость стекла уменьшается до

65 10 > П. Гранулы превращаются в по1009275 ристые стеклянные шарики, размером примерно вдвое большим размера исходных гранул, причем шарики характеризуются вспененной стеклянной структурой с ячейками, распределен ными по всему объему шариков. Эти . 5 шарики. подают на металлическую ленту конвейера, при помощи которого их транспортируют в,туннель для обжига, в котором шарики доводят до температуры обжига (около 500 C) и 10 выдерживают при этой температуре 1015 мин. Затем шарики быстро охлаждают до комнатной температуры,. Полу ченные шарики имеют насыпной вес между 0,12-0,18 г/см 15

Шарики имеют очень низкую водопроницаемость, что следует из того факта, что после погружения в воду при комнатной температуре на 24 ч . шарики. поглощают менее 7 об,% воды

|.Поглощеиие воды после выдерживания шариков в течение 24 ч в атмосфере с относительной влажностью 99% при

20 С было менее 0,25 мас.%. Поглощение воды ниже у шариков, имеющих 25 насыпной sec в верхней части указан-. ного интервала этого насыпного веса, .и составляет 3 об.% и менее .,0,1 мас.% соответственно прн опредеусловиях .. 3(}

Шарики имеют прочность, к дробле. нию более 15 кг даже те, которые имеют наименыаюй насыпной вес..

Шарики обладают свойствами, ко торые делают их пригодными для ис пользования в клчестве наполнителя при изготовлении керамики и других формованных блоков.или для использо-. вания как термоизолирующий материал, например, в стенках полостей. можно модифицировать условия при- 40 ,:веденского способа при производстве шариков с низкой водопроницаемостью и низким насыпным весом, используя (исходную смесь с 2,25% извести от массы стекла. Полученные шарики 45 имеют свойства, подобные приведенным выше. Шарики с еще лучшими свойствами изготовлены при помощи процесса, "описанного выше, но при использова нии исходной смеси частиц из натрие- 5О воизвесткового стекла с более высо-: кой удельной поверхностью до

7000 см /г. Успешно используют ,Ф исходные смеси с 20 мас. % воды.

В другой модификации гранулы сме-. си после их формования на вращающемся гранулирующем диске и сушки вводят

;в печь,> вьдерживаемую при 800 С.

Во время нагревания гранул в этой печи сначала происходит спекание стеклянных частиц и затем выделение газа, вызывающее порообразование и происходит превращение гранул в стеклянные шарики. Этот процесс, использующий стадийную термообработку, 65

-не так легко управляется, как процесс иэ двух отдельных стадий в различных печах для получения таких же по качеству частиц, Пример 2 . Дробленое извест ковонатриевое стекло со средним размером зерна 6 мкм и удельной поверхностью 3500 ем /г смешивают с дробленньм известняком, имеющим размер зерна 4 мкм. в количестве 2,1% от массы стекла„и добавляют воду в количестве примерно 10% от массы стекла и известняка, Смесь тщательно перемешивают для . образования пасты на лотке или.диске, с которого гранулы пасты разгружают и осторожно распределяют IIo одной грануле на металлической еетчатой ленте, при помощи которой частицы размером приблизительно 8-10 мм. транспортируют через туннельную печь, выдерживаемую при температуре 650680 С (соответствующей вязкости стекла примерно 10 — 10: ° П). Гра5 нулы остаются в печи примерно 15 мин. Во время первых 10 мин гранулы высыхают и к этому времени принимают температуру печи. Гранулы остаютея при этой температуре 5 мин. Этого достаточио, чтобы вызвать спекание частиц стекла в поверхностных слоях индивидуальных гранул. Качество это- го поверхностного спекания очень важно, поскольку оно оказывает боль-. шое влияние на свойства готового продух та.

Поверхностно- спеченные гранулы затем быстро охлаждают до 250-300 С, чтобы вызвать растрескивание или ломкость гранул которые немедленно подвергают дроблению. Гранулы иэ дробилки просеивают для отделения очень маленьких частиц, в основном стекла, которые возвращают на стадию образования пасты в начале производ ственной линии. Оставшиеся дробленные спекшиеся гранулы имеют размер в интервале 0,25-1,5 мм.

Эти очень маленькие спечеиные гранулы затем .подают во вращающуюся барабанную:печь выдерживаемую при температуре 810-820 С, соответстуг вующей вязкости стекла около 10М—

10 П,,и оставляют их в этой, печи в течение 2-3 мин. В течение этого времени гранулы поддерживают в непрерыв

: ном Контакте качения посредством вращения барабана. Стеклянные частицы размягчаются и известняк разлагается с выделением СО, вызывая порообразование, гранулы превращаются в порке тые стеклянные шарики. Выделение СО ,начинается, главным образом, в то время, когда вязкость .стекла снижается до 107 П и продолжается до. тех пор, пока вязкость стекла не

;снизится до 106 П. Шарики харак-!

1009275

Составитель Н. Ильиных

Техред A. Бабинец Корректор А.Ференц

Редактор A. Мотыль

Заказ 2369/69 Тираж 484 Подл и с ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 теризуются,пенистой стеклянной струй" турой сердцевины с ячейками, распределенными по всему объему шариков. Добавление полевого шпата или другого противосклеивающего вещества полезно для избежания возможности слипания гранул друг с другом или со стенками барабана.

Шарики охлаждают до температуры обжига (около 500 ) и выдерживают при этой температуре 10-15 мин, Затем шарики быстро охлаждают до комнатной температуры.

Полученные шарики вдвое. больше дроблейых,спекшихся граиул, т.е..

0.,5-3 мм,и имеют наиапной. вес- 0,28 15

0,47 кг/л .(г/смэ) в зависимрсти.от. их размера. Шарики имеют очеиь низ кую водопроницаемость, соответствуЮ щую поглощению воды 5 63.после 24 ч погружения в воду при комнатной тем 20 пературе. Поглощение воды имеет тенденцию к снижению с увеличением насыпного веса до верхней границы в этом интервале.

Способ, соответствукщий приведен у5 ному выше конкретному примеру, может быть осуществлен на установке, описанной выше для примера 1 (см,. чертеж) с добавлением подходящей дробилки для спекшихся гранул.

При.модификации данного процесса шарики, покидающие вращакшуюся печь, быстро охлаждают до комнатной температуры без прерывания охлаждения при температуре обжига, Хрупкость охлажденных шариков очень мала..

В другой модификации гранулы, выходящие с вращающегося диска, су-. шат, а. высушенные,гранулы размером

О, 25-0,5 мм сохраняют и распределяют на металлической. сетчатой ленте для стадии спекания, процесс продолжают. как описано выше за исключением того, что стадию дробления между стадиями спекания и порообразованием опускают. Готовые шарики имеют низкую водопроницаемость. Их насыпной вес равен примерно 0,45 кг/л (г/см-).

Для модиФикации вращающаяся печь установки может быть заменена на вертикальную печь, в которой дробленные спекшиеся гранулы направляют вверх струей горячего газа и таким образом нагревают, чтобы вызвать превращение гранул в пористые стек лянные шарики, прежде,чем их вывезут из печи с отработавшими газами.